分子生物学复习题及答案附带模拟考卷Word格式文档下载.docx
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4④有遗传变异的能力。
研究DNA以及结构的意义是：
DNA一级结构决定了二级结构，折叠成空间结构。
这些高级结构又决定和影响着一级结构的信息功能。
研究DNA的一级结构对阐明遗传物质结构、功能以及它的表达、调控都是极其重要的。
如果使这种正常的DNA分子额外地多转几圈或少转几圈，就会使双螺旋中存在力。
当双螺旋分子末端开放时，这种力可通过链的转动而释放，DNA恢复正常的双螺旋状态。
如果固定DNA分子的两端，或者本身是共价闭合环状DNA或与蛋白质结合的DNA分子，DNA分子两条链不能自由转动，额外的力不能释放，DNA分子就会发生扭曲，用以抵消力。
这种扭曲称为超螺旋。
超螺旋有正超螺旋和负超螺旋两种形式。
拓扑学是数学的一个分支，研究物体变形后仍然保留下来的结构特性。
他们之间互变异构依赖于拓扑异构酶的催化。
真核生物的染色体十分复杂，具有不同层次的组装结构，染色质分为常染色质和异染色质两种。
在常染色质中DNA的压缩比为1000—2000，相对比较伸展，主要为单拷贝基因和中等重复序列。
异染色质是指在间期核中DNA折叠压缩程度较高，以凝集状态存在，对碱性染料着色较深的区域。
在着丝粒、端粒、次缢痕以及染色体的某些节段，由较短和高度重复的DNA序列组成永久性的异染色质。
另一些染色质区域随细胞分化而进一步折叠压缩，以封闭基因活性，称为功能性异染色质。
染色质的基本结构单位是核小体（nucleosome）。
核小体是由组蛋白核心和盘绕其上的DNA构成。
核心由组蛋白H2A、H2B、H3和H4各2分子组成，所以是一个八聚体。
3.核酸变性后分子结构和性质发生了哪些变化，引起DNA变性的主要因素有哪些？
●检测核酸变性最简单的定性和定量方法是什么？
写出DNA复性的条件
●影响DNA复性速度的因素包括哪些？
●规定复性实验的标准条件是什么？
DNA复性程度怎样检测？
●DNA的Tm值一般与什么因素有关，什么是Cot曲线？
●核酸的分子杂交一般有几种类型？
它们分别用于检测哪些物质？
DNA变性后原来隐藏在双螺旋部的发色基团，成为单链而暴露出来，使DNA的物理和化学性质发生一系列的变化。
这些变化包括：
DNA溶液的粘度大大下降；
沉淀速度增加；
浮力密度上升；
粘度降低；
紫外吸收光谱升高；
双折射现象消失，比旋下降；
酸碱滴定曲线改变；
生物活性丧失等。
引起DNA变性的主要因素有：
温度、pH值、有机溶剂等。
紫外吸收光谱的变化是检测变性最简单的定性和定量方法。
DNA的复性必须满足二个条件：
①一定的离子强度，用以削弱两条链中磷酸基团之间的排斥力。
②较高的温度，用以避免随机形成的无规则氢键。
影响DNA复性速度的因素包括：
（1）DNA分子的复杂程度。
（2）DNA的浓度。
（3）DNA片段的大小。
（4）温度的影响。
（5）阳离子的浓度。
规定复性实验的标准条件是：
400核苷酸长度，Tm=25℃的温度，阳离子强度0.18mol/L，此时的复性速度常数к≈5×
105。
通过下列3种方法可以测定DNA序列复性的程度：
（1）S1核酸酶水解的双链DNA量。
（2）减色效应，在复性过程中可跟踪测定A260的光吸收值；
（3）S1核酸酶只催化单链DNA的水解，不能作用于双链DNA，因此将样品限定水解后测定抗羟基磷灰石层析，羟基磷灰石是一种磷酸钙盐，经过一定的处理后，具有吸附双链DNA的能力，洗脱时，只允许单链通过，从而可以计算出剩余双链DNA的量。
DNA的Tm值大小一般与下列因素有关：
（1）DNA的均一性。
（2）G-C对含量。
（3）介质中离子强度。
以C/C0对COt作图得到的复性对浓度的依赖关系的曲线称为Cot曲线。
分子杂交有多种类型，将不同来源的DNA变性后，在溶液里进行杂交，称为溶液杂交（solutionhybridization）；
用硝酸纤维素制成的滤膜，可以吸附单链DNA或RNA，将变性DNA或RNA吸附到滤膜上，再进行杂交，称为滤膜杂交（filterhybridization）。
滤膜杂交包括
（1）Southern印迹法用于检测DNA。
（2）Northern印迹法用于检测RNA。
（3）Westhern印迹法用于检测蛋白质。
4.简述基因的概念？
什么是反向生物学？
什么是顺反子？
现代分子生物学中顺反子与基因是什么关系？
基因（gene）是原核、真核生物以及病毒的DNA和RNA分子中具有遗传效应的核苷酸序列是遗传的基本单位。
反向生物学是指利用重组DNA技术和离体定向诱变的方法研究已知结构的基因相应的功能，在体外使基因突变，再导入体，检测突变的遗传效应，即以表型来探索基因的结构。
一个顺反子就是一段核苷酸序列，能编码一条完整的多肽链。
现代分子生物学文献中，顺反子和基因这两个术语是互相通用的。
一般而言，一个顺反子就是一个基因，大约1500个核苷酸。
它是由一群突变单位和重组单位组成的线性结构（因为任何一个基因都是突变体或重组体）。
因此，顺反子的概念表明了基因不是最小单位，它仍然是可分的，并非所有的DNA序列都是基因，而只有其中某些特定的多核苷酸区段才是基因的编码区。
5.名词解释：
断裂基因、外显子、含子、C值、C值矛盾、基因家族、基因簇、卫星DNA、ORF、微卫星DNA、反向重复序列、正链/负链RNA病毒、重叠基因、端粒酶、假基因、Alu家族、基因组学。
断裂基因：
在真核生物基因组中，基因是不连续的，在基因的编码区域部含有大量的不编码序列，从而打断了对应于蛋白质的氨基酸序列。
这种不连续的基因又称断裂基因或割裂基因。
外显子：
断裂基因中编码的序列称为外显子（exon），即基因中对应于信使RNA序列的区域。
含子：
断裂基因中不编码的间隔序列称为含子（intron），含子是在信使RNA被转录后的剪接加工中去除的区域。
C值：
生物种的一个特征是一个单倍体基因组的全部DNA含量总是相对恒定的。
通常称为该物种的C值。
C值矛盾：
C-值矛盾（CValueParadox）是指真核生物中DNA含量的反常现象。
主要表现为：
①C值不随生物的进化程度和复杂性而增加；
②关系密切的生物C值相差甚大；
③高等真核生物具有比用于遗传高得多的C值。
基因家族：
基因家族（genefamily）是真核生物基因组中来源相同，结构相似，功能相关的一组基因。
基因簇：
基因簇（genecluster）是指基因家族中的各成员紧密成簇排列成大段的串联重复单位,定位于染色体的特殊区域。
卫星DNA：
有些高度重复DNA序列的碱基组成和浮力密度与主体DNA不同，在氯化铯密度梯度离心时，可形成相对独立于主DNA带的卫星带。
这些卫星带称为卫星DNA。
ORF：
指核苷酸序列的可阅读框。
微卫星DNA：
微卫星DNA是由更简单的重复单位组成的小序列，分散于基因组中，大多数重复单位是二核苷酸，也有少量三或四核苷酸的重复单位。
反向重复序列：
在DNA分子中核苷酸顺序相同、区向相反的核苷酸序列。
如：
AGTTC…CGTTA
TAACG…GCAAT
正链/负链RNA病毒：
所含核酸为RNA的病毒称为RNA病毒。
如果所含单恋核酸与mRNA序列相同称之为正链RNA病毒，与mRNA序列互补称之为负链RNA病毒。
重叠基因：
基因的核苷酸序列被另外的基因以不同的方式重读，编码在结构、功能属于其他种类蛋白质的基因。
端粒酶：
是一种含有RNA链的逆转录酶，能以其所含的RNA为模板合成DNA端粒结构。
假基因：
与结构基因的核苷酸顺序大部分同源，但不能表达的基因。
Alu家族：
人类和哺乳动物基因组中存在的一大类中等重复序列，因其可被限制性核酸切酶AluⅠ切割所以称之为Alu家族。
6.重叠基因最初是在什么生物中发现的？
重叠基因的存在有何意义？
真核生物的DNA序列可分为几种类型？
分别写出并简要叙述之。
真核生物基因组重复序列的复性动力学曲线有什么特点？
为什么说基因组中的非重复序列主要决定着基因组的复杂性？
列出几个已完成全序列测定的基因组生物种类。
重叠基因是在在噬菌体φXl74基因组中发现的。
重叠基因及基因基因的现象可使原核生物利用有限的遗传资源表达更多生物功能的能力。
根据DNA复性动力学研究（复性动力学方程参见第2章），真核生物的DNA序列可以分为4种类型：
1.单拷贝序列又称非重复序列，在一个基因组中只有一个拷贝，真核生物的大多数基因都是单拷贝的。
在复性动力学中对应于慢复性组分。
2.轻度重复序列在一个基因组中有2～10个拷贝（有时被视为非重复序列），如组蛋白基因和酵母tRNA基因。
在复性动力学中也对应于慢复性组分。
3.中度重复序列有十至几百个拷贝，一般是不编码的序列，例如人类基因组中的Alu序列等。
中度重复序列可能在基因表达调控中起重要作用，包括DNA复制的起始、开启或关闭基因的活性、促进或终止转录等。
平均长度约300bp，它们在一起构成了基因序列家族与非重复序列相间排列。
对应于中间复性组分。
4.高度重复序列有几百到几百万个拷贝，是一些重复数百次的基因，如rRNA基因和某些tRNA基因，而大多数是重复程度更高的序列，如卫星DNA等。
高度重复序列对应于快复性组分。
真核生物DNA复性曲线与原核生物有很大不同，跨越了7～8个数量级。
可以看出复性反应分三个组分进行（图中箭头所指），每个组分代表基因组中不同复杂性的序列类型。
因为有研究表明，大约80％左右的mRNA是与非重复的DNA组分结合的。
这也说明大多数结构基因都位于非重复的DNA序列上，所以说，基因组中的非重复序列决定基因组的复杂性。
大肠杆菌、枯草杆菌、酿酒酵母、线虫以及多种病原体，果蝇、水稻和拟南芥菜等生物种类已完成或接近完成全序列的测定。
7.分别写出病毒、原核、真核生物基因组的概念，它们各有何特点，请比较其异同。
病毒基因组是指病毒的染色体DNA或RNA所含的基因。
它不仅可形成单基因组，还可以形成片段基因组和单链二倍体基因组等。
基因组都很小，所含的基因数量也少，能编码病毒衣壳蛋白可少数酶类。
按某些病毒的表达时期可分为早期基因和晚期基因，有些病毒还有不同形式的重叠基因。
其基因组的复制有半保留和全保留的不同方式，以单复制子单向或双向进行。
它不具有自身的翻译体系，基因的表达和病毒的繁殖都需依赖寄主细胞。
原核生物的染色体基因组是指其环状或线状的双链DNA分子所含有的全部基因，有的原核生物还含有染色体外的质粒基因组。
其特点是它的蛋白质结构基因大都为单拷贝，功能相关的基因大多集中在一起组成操纵子，其中的结构基因为多顺反子，即数个结构基因串联在一起，受同一调节区调节。
数个操纵子又由一个共同的调节基因（regulatorgene）所调控。
与复制有关的酶和蛋白质基因分散排列在整个染色体的不同区域中，rRNA基因是多拷贝的，并由16S，23S，5SrRNA基因组成一个转录单位，其间有的还插有tRNA基因。
tRNA基因有单、双、多拷贝的形式。
基因组中具有多种功能的识别区域，如复制起始区，复制终止区，转录启动区，终止区等。
这些区域具有特殊的序列，如反向重复序列等。
真核生物基因组（eucaryoticgenome）指真核生物的核基因组,包括染色体基因组和核的染色体外基因,以及细胞质的线粒体、叶绿体基因组等。
其特点是真核生物基因组可形成单拷贝、寡拷贝、多拷贝以及断裂基因，有的还具有转座基因，其基因复制在细胞核中以多复制子形式进行，基因表达可在核、质中分别进行，调控机制比原核细胞复杂，功能相关的基因不构成操纵子。
真核生物基因组与原核基因组相比，其区别可总结如下：
①真核生物基因组远远大于原核生物基因组，且具有相当的复杂度；
②基因组中不编码区域远远多于编码区域；
③基因组中的DNA与蛋白质结合，形成的染色体存在于细胞核；
④大部分基因有含子，因此基因的编码区域不连续；
⑤存在着重复序列，重复次数从几次—几百万次不等；
⑥基因组中以多复制起点的形式复制；
⑦转录产物为单顺反子；
⑧真核生物基因组与原核相同，也存在着可移动的因子。
真核生物的不同基因组之间也具有一定的相关性，如基因特性相似，基因结构及组成类同，遗传信息传递方向的普遍性，遗传密码的通用性等。
8.写出DNA复制的几个概念：
半保留复制及其实验证据氯化铯密度梯度离心半不连续复制复制子半保留复制的生物学意义，细胞染色体外遗传因子包括哪些？
原核、真核生物复制有什么不同？
大肠杆菌染色体DNA复制起点是什么？
什么是双向复制？
DNA复制采取哪些方式？
在DNA分子上的每一条链都含有合成它的互补链所必需的全部遗传信息。
在复制过程中首先是双链解旋并分开，之后以每条链作为模板在其上合成新的互补链，其结果是由一条链可以形成互补的两条链。
这样新形成的两条双链DNA分子与原来DNA分子的碱基顺序完全一样。
在此过程中，每个子代分子的一条链来自亲代DNA，另一条链则是新合成的，这种方式称为半保留复制。
在DNA复制过程中每个复制叉中的前导链连续复制，而后随链是以反方向合成不连续的短片段。
最后再由连接酶连接成连续的DNA序列，这种复制方式称为半不连续复制。
半保留复制的生物学意义是，在半保留复制中碱基配对是核酸分子间传递遗传信息的结构基础。
无论是复制、转录或逆转录，在形成双链螺旋分子时都是通过碱基配对来完成的。
这种复制机制还说明了DNA分子在代上的稳定性，经过许多代的复制，DNA多核苷酸链仍可保持完整，并存在于后代而不被分解。
与细胞的其他成分相比这种稳定性与它的可遗传功能是相符合的。
原核真核生物复制的不同点
大肠杆菌的复制起点有OriC和OriH两种，OriC是主要复制起点。
在DNA的复制起点形成两个复制叉分别向两个方向同时进行复制的现象。
DNA复制采取的方式主要有原核生物的染色体和质粒，真核生物的细胞器DNA都是环状双链分子。
实验表明，它们都在一个固定的起点开始复制，复制方向大多是双向的，即形成两个复制叉或生长点，分别向两侧进行复制；
也有一些是单向的，只形成一个复制叉或生长点。
通常两条链同时进行对称复制；
也有一些不对称的复制，一条链复制后再进行另一条链的复制。
DNA在复制叉处两条链解开，各自合成其互补链。
还有些生物采取单向复制的特殊方式滚环复制。
9.简述以下DNA复制酶与蛋白质因子的体系，DNA聚合酶Ⅰ、Klenow片段、DNA聚合酶Ⅱ、DNA聚合酶Ⅲ、γ复合物、夹子装置器、DNA连接酶、SSB、HU、DnaA、DnaB、DnaC、两类拓扑异构酶
DNA聚合酶Ⅰ是多功能酶。
可催化以下几种反应：
①通过核苷酸聚合反应，使DNA链沿3ˊ→5ˊ方向延长（聚合酶活性）；
②由3ˊ端水解DNA链（3ˊ→5ˊ核酸外切酶活性）；
③由5ˊ端水解DNA链（3ˊ→5ˊ核酸外切酶活性）；
④由3ˊ端使DNA链发生焦磷酸解；
⑤无机焦磷酸与脱氧核糖核苷三磷酸之间的焦磷酸基交换。
焦磷酸解是聚合反应的逆反应，焦磷酸交换反应由前两个反应连续重复多次引起。
因此，DNA聚合酶I兼有聚合酶、3ˊ→5ˊ核酸外切酶和5ˊ→3ˊ核酸外切酶的活性。
在聚合酶活性中心，与这些功能相关的结合位置分布十分精巧而灵活。
DNA聚合酶Ⅱ为多亚基酶，其聚合酶亚基由一条相对分子质量为88000的多肽链组成。
这个酶的活力比DNA聚合酶I高。
NA聚合酶Ⅱ具有3ˊ→5ˊ核酸外切酶活性，但无5ˊ→3ˊ活性。
DNA聚合酶Ⅱ也不是复制酶，而是一种修复酶。
DNA聚合酶Ⅲ是由多个亚基组成的蛋白质，亚基很容易解离，全酶（holoenzyme）由α、β、γ、δ、δ′、ε、θ、τ、χ和ψ10种亚基所组成，除合成速度比聚合酶I快外其他性质与聚合酶I基本相同。
DNA聚合酶Ⅲ的其他许多性质都表明它是DNA复制酶。
DNA聚合酶Ⅰ被蛋白酶切开得到的大片段称为Klenow片段，具有催化DNA聚合作用和3ˊ→5ˊ校对功能。
聚合酶III中的γ亚基是一种依赖DNA的ATP酶，全酶中的γ复合物由6个亚基（γ2δδ′χψ）构成，主要功能是协同β亚基嵌住模板DNA，又称夹子装置器。
DNA连接酶是指能催化链的两个末端间共价连接的酶。
连接反应需要能量。
解开的两条单链随即被单链结合蛋白（SSB）覆盖。
大肠杆菌SSB蛋白由4个相同亚基组成。
这类蛋白曾被称为解链蛋白、熔解蛋白、螺旋去稳定蛋白等。
但实际上它不是解链蛋白，其功能在于稳定已解开的单链，阻止复性和保护单链部分不被核酸酶降解。
HU蛋白是细菌细胞的类组蛋白，可与DNA结合，促使双链DNA弯曲。
受其影响，邻近三个成串富含AT的13bp序列被促便成为开链复合物，所需能量由ATP供给。
DnaADnaBDnaC是大肠杆菌起点与复制起始有关的酶，其中DnaA识别起始序列，在起点特异位置识别解开双链；
DnaB解开DNA双链；
DnaC帮助DnaB结合与起始位点。
拓扑异构酶I最初在大肠杆菌中发现，称ω蛋白或切口封闭酶，是相对分子质量97000的一条多肽链，由基因topA编码。
它能在DNA的一股链上产生一个切口，使另一条链得以穿越，连接数每次改变±
1（图4－）。
反应无需供给能量。
拓扑异构酶Ⅰ主要消除负超螺旋，但也能引起DNA的其他拓扑结构转变。
拓扑异构酶II能使DNA的两条链同时发生断裂和再连接，当它引入超螺旋时，需要由ATP水解供给能量。
细菌的Ⅱ型拓扑异构酶是一种DNA旋转酶，它利用ATP水解提供的能量，可连续向同一个双链闭环DNA分子中引入负超螺旋，从而抵消了DNA复制中产生的正超螺旋。
10.DNA聚合酶Ⅲ具有哪三个复制特点从而使其成为DNA复制主要的酶？
怎样实现DNA合成的高保真性？
简述单链环状ФX174噬菌体复制过程。
写出真核生物的5种主要DNA聚合酶，真核生物DNA的主要抑制剂是什么？
高的保真性（fidelity）、协同性（cooperativity）和持续性（processivity）。
这三个特点使得DNA聚合酶III成为DNA复制的主要的酶。
实现DNA合成的高保真性，从热力学角度看，碱基对的错配使双螺旋结构不稳定，由此计算的碱基错配率大约在10-2。
DNA聚合酶对底物的选择作用和3ˊ→5ˊ核酸外切酶的校对作用分别使错配频率下降10-2，因而达10-6。
这是体外合成DNA时所能达到的水平。
在体，DNA聚合酶和复制叉的复杂结构进一步提高了复制的准确性；
另外复制的修复系统可识别错配碱基以及各种损伤并修正，从而使变异率下降到更低的水平（在进化上相当的水平）。
ФX174噬菌体的基因组由单链DNA组成，称病毒型或正链。
感染宿主细胞后的复制分为三个阶段：
①以噬菌体正链为模板复制复制双链环状DNA分子。
在ФX174感染后1min主要是这种复制方式；
②由RF型双链DNA复制RF型双链DNA，噬菌体基因大量表达。
感染后1～20min是此种方式，约产生60个RF型双链DNA，RF型复制需要噬菌体基因编码的A蛋白；
③由RF型DNA分子以滚动环式复制产生噬菌体正链。
ФX174噬菌体DNA的基因A在复制调控中起着关键的作用。
真核生物有多种DNA聚合酶。
从哺乳动物细胞中分离出了5种，分别为α、β、γ、δ、ε，5-氟脱氧尿苷能抑制胸腺嘧啶核苷酸的合成，是DNA合成的强烈抑制剂。
11.什么是DNA的损伤?
DNA结构的改变有哪两种类型?
DNA分子碱基自发性化学改变可造成哪五种因素的损伤?
写出其要点.化学因素引起的DNA损伤主要有哪几种?
写出要点.
DNA损伤指在生物体生命过程中DNA双螺旋结构发生的任何改变。
DNA结构发生的改变主要分为两种：
一是单个碱基的改变，二是双螺旋结构的异常扭曲。
碱基自发性化学改变的这类损伤包括五种因素：
碱基之间的互变异构、碱基脱氨基、自发的脱嘌呤和脱嘧啶、活性氧引起的诱变及细胞代产物对DNA的损伤等。
互变异构指DNA分子中的4种碱基自发地使氢原子改变位置，产生互变异构体，进一步使碱基配对的式发生改变，这样在复制后的子链上就可能出现错误。
碱基的脱氨基作用是指胞嘧啶（C）、（A）和（G）分子结构中都含有环外氨基，氨基有时会自发脱落，结果C变为（U）.A变为（I），G变为黄嘌呤（X），当DNA复制时，会在子链中产生错误而导致损伤。
自发的脱嘌呤和脱嘧啶作用是指DNA分子在生理条件下可通过自发性水解，使嘌呤碱和嘧啶碱从磷酸脱氧核糖骨架上脱落下来。
活性氧为氧分子电子数大于O2的O2。
8-oxoG（GO）是一种氧化碱基（7，8-二氢-8-氧代鸟嘌呤），可与C、A配对，而DNA聚合酶Ⅰ、Ⅱ的校正活性不能校正其错配，造成GC→TA的颠换，这种损伤可以积累。
有些糖分子如葡萄糖和碱基氧化产物6—磷酸葡萄糖能与DNA反应，产生明显的结构上以及生物学方面的变化。
化学因素引起的DNA损伤主要有：
1.烷化剂对DNA的损伤烷化剂是一类亲电子的化合物，极容易与生物体中的有机物大分子的亲核位点起反应。
当烷化剂和DNA作用时，就可以将烷基加到核酸的碱基上去。
2.2.碱基类似物对DNA的损伤碱基类似物是一类结构与碱基相似的人工合成化合物，由于它们的结构与碱基相似，进入细胞后能替代正常的碱基掺入到DNA链中，干扰DNA的正常合成。
12.写出细胞对DNA损伤的五种修复系统，SOS应急反应、SOS反应由什么物引起?
基因突变的概念、类型.
细胞对DNA损伤的修复系统主要有五种：
即切除修复、错配修复、直接修复、重组修复和易错修复。
许多能造成DNA损伤、或抑制DNA复制的过程能引起一系列
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